Электроснабжение предприятия

 

1.Общая характеристика технологического процесса


Количество единиц оборудование и их мощности задаются преподавателем индивидуально. Цех относится ко 2-ой категории по надежности электроснабжения. Режим работы предприятия двухсменный. Среда сухая, химически не активная, не взрывоопасная. Заданная номенклатура, количество и мощности оборудования приведены в задании на курсовую работу.


2. Систематизация и расчет электрических нагрузок


2.1 Систематизация электрических нагрузок


Для расчета нагрузок необходимы следующие показатели:

коэффициент использования ;

коэффициент мощности ;

продолжительность включения ПВ (%).

Нагрузки систематизируются и объединяются в группы однотипных приемников по величине и .


2.2 Расчет силовых электрических нагрузок


В практике проектирования систем электроснабжения в зависимости от имеющихся исходных данных применяются различные методы определения расчётных силовых электрических нагрузок.

К основным методам относятся методы расчёта по:

·установленной мощности и коэффициенту спроса;

·средней мощности и отклонению нагрузки от средней;

·средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузок;

·средней мощности и коэффициенту максимума ( метод упорядоченных диаграмм).

К вспомогательным методам относятся методы расчёта по:

·удельному расходу электроэнергии на единицу продукции;

·удельному расходу на единицу производственной площади.

Наиболее точным считается метод упорядоченных диаграмм.

Расчет силовых электрических нагрузок выполняем по методу упорядоченных диаграмм. Расчет ведется отдельно для приемников с коэффициентом использования <0,6 и с .

Вычисляются средние нагрузки за максимально загруженную смену . Для асинхронных двигателей с ПВ=100% расчет ведется по формуле:


,


где - номинальная мощность двигателя.

Для двигателей с ПВ<100% расчет ведется по формуле:


,


где ПВ берется в относительных единицах.

Для сварочного трансформатора:


.


Для каждого приемника определяется :


.


Определяются реактивные мощности приемников:


.


Для каждой из двух групп приемников определяются суммарная активная и реактивная мощность, а так же суммарные активные и реактивные мощности по цеху.

2.3 Расчет максимальных нагрузок (получасовой максимум)


Для первой группы приемников получасовой максимум определяется по коэффициенту максимума , который в свою очередь определяется по эффективному числу электроприемников и итоговому коэффициенту использования:


.


Эффективное число электроприемников для первой группы приемников (с <0,6) определяется по формуле:


.


Коэффициент максимума определяется по кривым и по полученным и . Соответствующее вычисления приведены в таблице там же приведены вычисленные значения , для первой группы приемников. определяется по формуле:


.


Для второй группы приемников принимается:



Суммарные получасовые максимумы силовой нагрузки получается по формулам:



На основании полученных данных вычисляются полные мощности:



Результаты вычислений представлены в таблице.


.4 Расчет осветительной нагрузки


Расчет выполняется по удельной плотности установленной мощности освещения на 1 кв. м освещенной площади помещения. Эта величина принята равной Площадь цеха . Осветительная нагрузка вычисляется по формуле:



Расчетная осветительная нагрузка вычисляется по формуле:



где - коэффициент спроса.


Рр =10,36*0,9 =9,324 кВт


Реактивная мощность освещения определяется по формуле:



где


Qр =9,324*0,33= 3,07692 кВАр


Расчётная мощность с учётом осветительной нагрузки


Рсм = 42,213 кВт

Qсм = 25,94764112 кВАр

Sсм = 49,55015084 кВА


Сводная таблица нагрузок представлена в таблице.


.5 Определение годового расхода электроэнергии


Годовой расход активной электроэнергии для силовой нагрузки:


=0,75* 42,213 *2500 = 79149,375 кВт-ч,


где - годовой коэффициент сменности, принимаемый для двухсменной работы равным 0,75;

- годовое число часов работы предприятия, принимаемое для двухсменной работы равным 2500ч.

Годовой расход реактивной электроэнергии для силовой нагрузки:


=0,75* 25,94764112 *2500 = 48651,8271 кВАр-ч.


Годовой расход активной электроэнергии для осветительной нагрузки:


=0,9* 62,69473319 *1250 = 70531,57484 кВт-ч


где - число часов использования максимума осветительной нагрузки, для двухсменной работы принимается равным 1250 ч.

Годовой расход реактивной электроэнергии для осветительной нагрузки:


=0,9* 52,16313938 *1250 = 58683,5318 кВАр-ч


Годовой расход активной электроэнергии по цеху:


= 149680,9498 кВт-ч


Годовой расход реактивной электроэнергии по цеху:


= 107335,3589 кВАр-ч.


3. Обоснование принимаемого напряжения сети


Напряжение питающей сети принимаем равным 10кВ, так как в цехе нет приемников на напряжение 6кВ. Номинальные напряжения силовых электроприемников 380В. Номинальное напряжение осветительной нагрузки 220В.

Для распределительной сети принимаем напряжение 380/220В.


4. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховой подстанции


.1 Выбор числа трансформаторов


Число трансформаторов цеховых ТП 6-10кВ определяется рядом факторов. К основным факторам можно отнести следующие:

категория надежности потребителей;

удельная плотность нагрузки на единицу площади цеха;

число рабочих смен;

равномерность (неравномерность) суточного графика нагрузки;

размеры цеха и степень сосредоточенности (распределенности) нагрузки.

Однотрансформаторные подстанции рекомендуется применять в следующих случаях:

для потребителей 2-й и 3-ей категории при наличии " складского" резерва трансформаторов;

при наличии небольшого количества (до 20%) потребителей 1-ой категории при условии, что их питание в аварийном режиме может быть обеспечено по линиям низшего напряжения от соседних цеховых ТП.

В первом случае перерыв в электроснабжении составляет время, необходимое для доставки и установки " складского" резерва. Недоотпуск продукции может быть компенсирован работой во вторую или третью смену. Если такая компенсация невозможна, вопрос о числе трансформаторов решается технико-экономическим расчетом, в котором учитываются затраты на установку второго трансформатора и ущерб от недовыпуска продукции при перерыве питания.

Двухтрансформаторные подстанции рекомендуется применять в следующих случаях:

при преобладании потребителей 1-ой категории и наличии потребителей особой группы;

для сосредоточенной цеховой нагрузки и отдельно стоящих объектов общезаводского назначения;

для цехов с высокой плотностью (более 0,5- 0,7 кВА/м) распределенной нагрузки и большими размерами цеха.

При соответствующем технико-экономическом обосновании двухтрансформаторные ТП рекомендуется применять в следующих случаях:

при неравномерном суточном графике, то есть когда выгодно изменить число включенных трансформаторов в течении суток, недель, месяцев (сезонная неравномерность);

когда мощность лимитируется внешними условиями, в том числе габаритами помещения, условиями транспортировки и т.д.

при расширении подстанции, если вариант установки параллельного трансформатора в технико-экономическом отношении целесообразнее замены трансформатора на более мощный.

В соответствии с категорией потребителей цеха выбираем однотрансформаторную подстанцию.


.2 Выбор мощности трансформаторов


В зависимости от наличия исходных данных используют два метода выбора номинальной мощности трансформаторов:

по известному суточному графику нагрузки цеха для нормальных и аварийных режимов;

по расчетной мощности для тех же режимов.

По второму методу определяется по средней нагрузке за максимально загруженную смену


,


где N- число трансформаторов;

K - коэффициент загрузки трансформатора.

Рекомендуется применять следующие коэффициенты загрузки:

двухтрансформаторные ТП, нагрузка 1-ой категории; К= 0,650,7;

однотрансформаторные ТП, резервирование по стороне низшего напряжения, нагрузка 2-ой категории; К=0,70,8;

однотрансформаторные ТП, наличие "складского" резерва, нагрузки 2-ой, 3-ей категории; К=0,90,95.

В первых двух случаях мощности трансформаторов определяется из того условия, что оставшийся трансформатор с учетом допустимой перегрузки должен обеспечить возможность взаимного резервирования.

Выбранные трансформаторы должны быть проверенны на допустимые систематические перегрузки по условию:



где коэффициент при наличии характерного графика нагрузки определяется специальными расчетами, - расчетный получасовой максимум нагрузки.

Кроме того, для двухтрансформаторных ТП, дополнительно проверяется перегрузочная способность оставшегося в работе трансформатора в аварийном режиме, по условию:


.


Согласно табл.4 средняя нагрузка за максимально загруженную смену равна Sсм = 49,55015084 кВА. Поэтому номинальная мощность трансформатора равна:

= 49,55015084 /0,8 = 61,93768855 кВА,


где

Выбираем трансформатор ТМ-63/6-10. Расчетный получасовой максимум равен Sмакс = 59,15663662 кВА. Таким образом трансформатор выдерживает систематические перегрузки <


.3 Расчет потерь мощности и энергии в трансформаторе


Выбранный трансформатор имеет следующие технические данные:


Sн= 63 кВа

Uвн= 10 кВ

Uнн= 0,4 кВ

?Pхх= 0,36 кВт

?Pкз= 1,28 кВт

Iхх(%)=2,8

Uкз(%)=4,5


Потери активной мощности:


=0,36+0,64*1,28= 2,28 кВт


где - фактический коэффициент загрузки трансформатора.


kз = 49,55015084 /63 =0,786510331.


Потери реактивной мощности:


,= 2,8*63/100+0,64*63/100 = 3,5784кВАp


Потери активной энергии:


=0.36*2500+0,64*1,28*1000=2899,2 кВт-ч


где 1000- число часов максимальных потерь.

Потери реактивной энергии:


=2,8*63/100*2500+0,64*4,5*63/100*1000=8870,4кВАp-ч


5. Выбор конструктивного исполнения сети

электрический напряжение сеть трансформатор

Ввиду линейного расположения нагрузок в двух секциях здания в осевом направлении, применяем распределительный шинопровод заводского изготовления. Это повышает степень индустриализации монтажа, упрощает обслуживание, сокращает длину сети.

Шинопровод крепится на колоннах здания на высоте 3м. Расстояние между креплениями не превышает 3м.

Подвод питания к шинопроводу от ТП осуществляется кабелем через вводную коробку.

Для подключения приемников имеются ответвительные коробки с автоматическими выключателями(предохранителями). Для питания цеха установлена комплектная трансформаторная подстанция (КТП) с трансформатором имеющим естественное масляное охлаждение, герметичный бак и азотную подушку.

Цеховая подстанция располагается таким образом, чтобы токи головных участков двух распределительных токопроводов ( слева и справа от точек подвода питания) были по возможности одинаковы.

Мощность трансформатора выбирается в соответствии с п.4 и проверяется на перегрузочную способность. Выбираем КТП наружной установки с трансформатором ТМ-63/6-10 с вводным шкафом на напряжение 10кВ и выводным шкафом на напряжение 380/220В. На КТП имеется встроенная конденсаторная установка. Маслосборную яму устраивать не нужно, так как установка КТП наружная.


6. Компенсация реактивной мощности


.1 Методика выбора компенсирующего устройства


Компенсация реактивной мощности на предприятии с одновременным улучшением качества электроэнергии в сетях предприятия является одним из основных мероприятий по снижению потерь электроэнергии и повышению эффективности электроустановок предприятия. Наибольший эффект дает компенсация реактивной мощности в сетях 6 - 10 кВ 220/380, 660 В, так как основные потери электроэнергии и дополнительные потери напряжения имеют место в распределительных сетях предприятий.

Общий порядок решения задачи состоит в следующем. На стадии расчета нагрузок определяются получасовые максимумы нагрузок и . По величине определяют расчетную максимальную реактивную нагрузку для определения мощности КУ:



где - коэффициент несовпадением по времени максимумов активной нагрузки энергосистемы и реактивной нагрузки предприятия.

Значение колеблется от 0,75 до 0,95. Для машиностроения = 0,85.

По значениям и энергосистема передает предприятию экономически оптимальную реактивную входную мощность, в режимах наибольшей и наименьшей активной нагрузки энергосистемы. Суммарная мощность КУ предприятия определяется выражением:


.

Если мощность трансформаторов системы электроснабжения предприятия <750кВА, то величину задает непосредственно энергосистема. Величина задается предприятию для выбора оптимальных режимов работы КУ.

Если количество и мощность цеховых ТП 10(6)/380(660) определенны, то величина распределяется между ними пропорционально их расчетным реактивным нагрузкам. В противном случае распределение по цеховым ТП выполняется одновременно с выбором их числа специальными расчетами, в которых сравнивается затраты на установку дополнительных трансформаторов для передачи реактивной мощности в сети низкого напряжения и затраты на установку батарей статических конденсаторов на высоком напряжении с одной стороны, и затраты на батареи статических конденсаторов на стороне 0,4 кВ, с другой стороны. В обоих случаях для каждой ТП определяется величина реактивной мощности, которую необходимо скомпенсировать на каждой цеховой ТП.

Дальнейшими технико-экономическими расчетами определяется на какой стороне 10(6) или 380(660) целесообразно устанавливать батареи статических конденсаторов. В настоящем проекте в качестве исходных данных задан входной на цеховой ТП . Реактивная мощность конденсаторной установки определяется по формуле:



Рассматриваются два варианта размещения КУ на стороне 10(6)кВ и на стороне 380(660)В.

Расчётные затраты по каждому варианту определяются по формуле


где К- капитальные затраты на установку КУ;

=0,125- нормативный коэффициент эффективности капиталовложений;

С- ежегодные эксплуатационные расходы.

В данном расчете:


+a*?Pмакс


где - стоимость 1кВт-ч потребляемой активной энергии;

- годовые потери энергии в трансформаторе.

a - плата за 1 кВт максимальной мощности;

?Pмакс- максимальные потери активной мощности в транформаторе.

Принимается вариант с наименьшими расчетными затратами.

Определим необходимую мощность компенсации:


= 23,83699112


Выбираем ближайшую по мощности конденсаторную батарею 40 кВАр.


.2 Компенсация реактивной мощности на стороне 0,4кВ


Нагрузка трансформатора с учетом компенсации:


= 40,94947 кВА


Фактический коэффициент загрузки:

= 0,649991654


Максимальные потери активной мощности:


= 0,900786112


Потери активной энергии в трансформаторе:


= 1440,786112 кВт-ч


Принимаем плату за мощность а=114руб/кВт, плату за электроэнергию =1,2 руб./кВт*ч. Эксплуатационные расходы:


= 1831,632951 руб.


Капитальные вложения в трансформатор и компенсирующее устройство:



где стоимость 100кВАр реактивной мощности на напряжение 0,4кВ, kку =160400 руб.

Расчетные затраты по варианту:


= 19884,02569 руб.

6.3 Компенсация реактивной мощности на стороне 10кВ


Так как в этом варианте реактивная мощность проходит через трансформатор, то:


= 1,151806081кВт

= 1691,806081 кВт-ч


Эксплуатационные расходы по второму варианту:


= 2161,47319руб.


Капитальные вложения в трансформатор и компенсирующие устройства:


= 151120,3386руб.


где С10 =4,7 тыс.руб.- стоимость 100кВАр реактивной мощности на стороне 10кВ.

Расчетные затраты по варианту равны:


= 20295,91382руб.


Расчётные затраты З0,4 < З10 , хотя и незначительно.

Принимаем к исполнению установку КУ на стороне 0,4кВ


7. Расчет распределительной и питающей сети, троллеев и заземления


.1 Выбор сечений проводов, плавких вставок предохранителей и диаметров труб электропроводок распределительной сети


Расчетные токи для различных групп электроприемников определяется по следующим формулам:

Сварочные трансформаторы:



Печи сопротивления, дуговые печи:



Асинхронные двигатели:



Сечение проводов выбирается по длительно-допустимому току из условия:


.


Выбранное сечение проверяется из условия защиты плавкой вставкой:


,


где - номинальный ток плавкой вставки на данном присоединении.

Номинальный ток плавкой выбирается из условия:



Предохранитель должен быть отстроен от пусковых токов двигателей и трансформаторов защищаемых участков сети:


,


где k=5 для АД с КЗ ротором;

k=3 для АД с фазным ротором;

k=1 для сварочных трансформаторов;

=2,5 для нормальных условий пуска;

= 1,6 для крановых двигателей и сварочных аппаратов.

Результаты расчетных и пусковых токов для всех приемников приведены в табл.4. Выбираем провод АПРТО, сечение проводов выбираем по табл..

Выбираем предохранители типа ПН-2. Токи плавких ставок выбираем по табл..

Диаметры труб в зависимости от сечения жилы провода и числа проводов выбираем по табл.. Результаты выбора приведены в табл..


7.2 Расчет распределительного шинопровода и питающей сети


Выбор шинопровода проводится из условия:



где - расчетный ток головного участка шинопровода равный току получасового максимума силовой нагрузки. Так как подвод питания осуществляется в точке шинопровода, токовые нагрузки которой слева и спарава одинаковые, то:


= 60А


Выбираем шинопровод ШРМ-М7343 с номинальным током 100А. Сечение кабеля от выводов трансформатора до ШРМ выбираем из того же условия, но для расчетного тока = 100А. Выбираем кабель АВВГ с допустимым током = 120А. Диаметр трубы D= 40 мм. Выбираем автоматический выключатель для питающей линии от КТП до ШРА на ток = 100А.


.3 Расчет крановых троллей


Номинальный ток кран-балки равен Iн = 13,58196529А пиковый ток


= 67,9А


Выбираем угловую сталь 40*40*4 с пиковым током Iпик =80А. Моменты тока находим по табл. 4-88. Для мостового крана m=0,185, для кран-балки m=0,06. Потеря напряжения на любом участке сети от КТП до кранового двигателя определяется по формуле:



где l-длина линии в км.



Величина не должна превышать 15%.

Для мостового крана получаем:


?Uшра= 0,185*241*0,023 = 1,08%;

?Uтр= 0,185*241*0,046 = 2,16%.

?U = 3,24%


Для кран-балки не рассчитывается, ввиду малой величины пикового тока.


.4 Расчет токов однофазного КЗ


Гарантией безопасности обслуживания сети 380В с заземленной нейтралью является надежная работа защиты при однополюсных замыканиях на землю. Ток однополюсного короткого замыкания должен быть не меньше трехкратной величины тока срабатывания ближайшей к точке короткого замыкания плавкой вставки. Для расчета тока короткого замыкания выбираем наиболее удаленную от КТП точку низковольтной сети- вентилятор с номинальной мощностью 6 кВт. Найдем сопротивление петли:


где - сопротивления фазного и нулевого провода.



где е = 0,888 -удельные потери напряжение в трехфазных сетях,

l-длина участка петли (км).


Zф= 0,888/100*380*0,063 = 0,16 Ом

= 0,08 Ом

Zп =0,16 + 0,08 + 0,065 =0,305 Ом

= 220/0,305 = 733 А.


Ток плавкой вставки на этом присоединении 30А.


Iкз > Iвс.


Требования ПУЭ к сети заземления для спроектированной сети выполняется.


8. Технико-экономические показатели проекта


1.Установленная мощность электроприёмников:

·Электродвигатели -382 кВт;

·Дуговые печи - 72 кВт;

·Сушильная установка - 16,2 кВт;

·Сварочные трансформаторы - 20 кВт;

·Установки ТВЧ - 29 кВт;

·Освещение - 37,5.

.Активная расчётная мощность 256 кВт.

. Потери активной мощности в трансформаторе 4,38 кВт.

. Потери активной энергии в трансформаторе 7237 кВт-ч.

. Потери реактивной мощности в трансформаторе 20,45 Квар.

. Потери реактивной энергии в трансформаторе 48050 кВАр-ч.

. Мощность конденсаторных батарей 100 кВАр.

.Приведённые затраты на установку конденсаторных батарей на 0,4Кв 27248 руб.

.Приведённые затраты на установку конденсаторных батарей на 10Кв 27748 руб.

.Стоимость годовых потерь электроэнергии при установке батарей на 0,4 Кв 7989 кВт-ч.

. Стоимость годовых потерь электроэнергии при установке батарей на 10 Кв 9184 кВт-ч.

.Стоимость 1 кВт-ч активной энергии 0,838 руб.

.Годовой расход электроэнергии по цеху 623750 кВт-ч.


Список литературы


1.Большам Я.М., Крупович В.И., Самовер М.Л. Справочник по проектированию электроснабжения, линий электропередачи и сетей.-М.:Энергия,1974-696с.

2.Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования.-М.: Энергоатомиздат, 1987-386с.

.Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения.-М.:

ИД "ФОРУМ": ИНФРА-М, 2009-480с.

4.Каждан А.Э., Надтока И.И., Ожигаров С.Н. Методические указания к курсовому проекту по курсу " Системы электроснабжения"- Новочеркасск.:ЮРГТУ,2009.

5.Правила устройств электроустановок- СПб.: ДЕАН, 2002-176с.

.Справочник по проектированию электроснабжения /под ред.Барыбина Ю.Г. и др.-М.: Энергоатомиздат, 1990-576с.


1.Общая характеристика технологического процесса Количество единиц оборудование и их мощности задаются преподавателем индивидуально. Цех относится ко 2-о

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ